Lossy anharmonic polaritons under periodic driving
本研究构建含时周期相互作用的耗散非简谐Jaynes-Cummings极化激元动力学模型,分析其稳态能量分布与量子热力学特性,揭示不同非简谐程度下的差异,证实外调制可提升能量存储能力。
2024-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Extracting Kinetic Information from Short-Time Trajectories: Relaxation and Disorder of Lossy Cavity Polaritons
本研究基于转移张量方法(TTM)提出数值方案,可从少量短时轨迹提取有损腔极化激元的动力学信息,并推广至无序系统,为研究腔损耗、无序与协同性的相互作用提供高效工具。
2024-03-09 physics.atom-ph quant-ph
Quantum electrodynamics of lossy magnetodielectric samples in vacuum: modified Langevin noise formalism
CNR-SPIN(意大利国家研究委员会自旋物理研究所)
本文通过建立电磁场的规范量子化,推导出修正的兰格vin噪声形式化,证明其能描述任何线性、非均匀和磁电样品的场景。
2024-07-02 quant-ph
Quantization of surface plasmon polariton on the metal slab by Green's tensor method in amplifying and attenuating media
基于格林张量方法,给出了金属薄膜表面等离子体激元(SPP)模的量子化形式。由于介质将被认为是有损耗的和色散的,所以可以研究通过施加不同的场频率,在各种电介质中SPP模式的放大和衰减。我们还将说明放大介质中相干和压缩SPP模式行为之间的差异。
2015-07-15 quant-ph
Direct derivation of the modified Langevin noise formalism from the canonical quantization of macroscopic electromagnetism
CNR-SPIN(意大利国家研究委员会自旋物理研究所);Dip.to di Scienze Fisiche e Chimiche(物理与化学科学学院)
本文通过规范量子化方法,推导出修正 Langevin 噪声形式化中极子算符的精确表达式,并在 Schrödinger 图像中严格推导了该形式化。
2026-03-04 quant-ph
Numerical Framework for Modeling Quantum Electromagnetic Systems Involving Finite-Sized Lossy Dielectric Objects in Free Space
该研究提出并开发了一种基于计算电磁方法(有限元法)的数值框架,用于修正的朗之万噪声形式,以模拟自由空间中有损介电物体附近的量子电磁系统,并首次数值验证了自发辐射率传统表达式(格林函数虚部)的恢复,适用于多能级原子在等离子体结构或超表面附近的动力学估计。
2023-02-13 quant-ph
Dissipation and detection of polaritons in ultrastrong coupling regime
本文在不采用系统-库耦合的行波近似的情况下,从理论上研究了在超强光-物质耦合区中的耗散极化激元系统。腔中的光子和物质中的激发分别耦合两个大的谐振子系综(光子库和激子库)。继承了极化激元在超强耦合区的量子统计特性,在整个系统的基态,两个库并不处于真空态,而是压缩关联的。在主方程和朗之万方程的输入输出形式中,我们假设这种非真空库态。这两种方法都保证了极化激元系统衰减到基态,并且当极化激元系统处于基态时也不能探测到光子。
2012-08-26 quant-ph
Suppressed dissipation of a quantum emitter coupled to surface plasmon polaritons
电磁场在金属-电介质界面诱导的表面等离子体激元(SPPs)能够将光限制在远低于传统光学的尺度上,为探索强量子化光-物质耦合提供了理想的系统。在以前的工作中报道的快速物质SPP人口交换使其成为自旋操纵的候选人,但这种可逆的动力学渐近消失,伴随着量子物质完全放松到其基态。在这里,我们研究了量子发射体(QE)耦合到SPP的精确耗散动力学。有趣的是发现,与传统的研究结果有质的不同,即使在有损耗金属的存在下,QE也可以部分稳定在其激发态。我们的分析表明,这是一个QE-SPP束缚态的形成,导致这种抑制耗散。我们的结果丰富了有耗介质中量子效率的退相干动力学,有助于理解量子效率与表面等离子体激元的相互作用,并有助于等离子体激元纳米结构在量子器件中的应用。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Near-field relaxation of a quantum emitter to 2D semiconductors: surface dissipation and exciton polaritons
量子发射体的总自发发射率的存在下,一个无限的MoS \textsubscript{2}单层增强了几个数量级,相比其自由空间的值,由于表面激子极化激元模式和损耗模式的激发。分析了自发发射率的光谱和距离依赖性,并确定了损耗表面波、表面激子极化激元模式和辐射贡献。对于量子发射体的不同发射频率,可以激发出横向磁激子和横向电激子极化激元模,它们对总自发发射率的贡献是不同的。为了计算这些不同的衰变率,我们使用光-物质相互作用的非厄米描述,采用格林张量形式主义。距离依赖性遵循不同的趋势取决于量子发射体的发射能量。对于有损耗表面波的情况,距离依赖性遵循$z^{-n}$、$n=2,3,4$趋势。当横向磁激子极化激元模式被激发时,它们占主导地位,并表征在存在的MoS \textsubscript{2}层的量子发射体的自发发射率的距离依赖性。研究了量子发射体与MoS \textsubscript{2}超晶格之间的相互作用,观察到超晶格所支持的模式的分裂。此外,随着层数的增加,观察到量子发射体的自发发射率的峰值的蓝移。由量子发射体产生的场分布轮廓被用来解释这种行为。
2016-08-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantizing polaritons in inhomogeneous dissipative systems
本文对色散和耗散电磁介质中极化激元的正则量子化进行了一般分析。我们比较了几种基于Huttner Barnett模型[B. Huttner,S. M. Barnett,Phys.Rev.A \textbf{46},4306(1992)]或Green函数,Langevin噪声方法[T. Gruner,D. G. Welsch,Phys.Rev.A \textbf{53},1818(1996)],其仅包括材料振荡器作为基本变量。我们表明,为了保持么正性,因果关系和时间对称性,必须包括一个平等的立足点,电磁模式和材料波动的演化方程。这对于涉及空间局部天线或设备的所有纳米光子学和等离子体问题变得特别相关。
2016-12-01 quant-ph
Langevin Approach to Quantum Optics with Molecules
我们研究了光与分子系统之间的相互作用,该系统被建模为通过Holstein型相互作用耦合到多种振动模式的量子发射器。我们遵循量子朗之万方程的方法,允许分析推导的吸收和荧光分布的分子驱动的经典领域或耦合到量化的光学模式。我们检索的解析表达式的修改的辐射发射分支比在Purcell制度和非对称腔传输与耗散的串扰之间的上,下极化激元在强耦合制度。我们还表征了由真空或腔模介导的供体-受体分子之间的Förster共振能量转移过程。
2020-04-24 quant-ph
Photon pair generation in a lossy microring resonator. I. Theory
我们使用基于Raymer和McKinstrie(Phys. Rev. A 88,043819(2013))和Alsing等人(Phys. Rev. A 95,053828(2017))的工作的输入-输出形式主义研究了有损耗微波谐振器中纠缠光子对的产生,该形式主义结合了考虑腔内场多次往返的循环因子。我们考虑了自发参量下转换和自发四波混频的非线性过程,计算了单总线微腔中产生的双光子信号-闲频态,以及产生、符合-偶然和预示效率。我们比较这些推广的结果,以前的作品采用标准的朗之万输入输出形式主义。
2017-08-03 quant-ph
Quantum coherence-assisted propagation of surface plasmon polaritons
我们从理论上证明了在由三能级量子发射体(半导体量子点、原子、稀土离子等)组成的量子相干性(phaseonium)介质附近的金属表面上,在通信和可见光波段,表面等离子体激元(SPP)的传输都受到相干控制。嵌入在绝缘体中相干驱动允许我们为无损SPP传播提供足够的增益,并且还降低了泵浦要求。在有损传播的情况下,可以实现传播长度的数量级增强。通过外部相干驱动对SPP传播动力学的光学控制为纳米光子学领域的量子控制带来了希望。
2013-02-04 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
QED of lossy cavities: operator and quantum-state input-output relations
在色散和吸收介质中电磁场精确量子化的框架内,研究了高功率$Q$腔的输入输出问题,着重研究了耦合镜的吸收损耗。正如预期的那样,腔模式被发现服从量子朗之万方程,这也可以从量子噪声理论,通过适当地耦合腔模式的耗散系统,包括镜辅助吸收损耗的影响。相反,用这种方法得到的经营者投入产出关系一般是不完全的,正如精确计算所示。基于算符输入输出关系,研究了初始激发腔模量子态的提取问题,导出了$s$参数化相空间函数的输入输出关系,特别着重讨论了出射场量子态的Wigner函数与腔场的Wigner函数之间的关系.
2005-12-21 quant-ph
Coupling phase enabled level transitions in pseudo-Hermitian magnon-polariton systems
School of Physical Sciences, Great Bay University(大湾区大学物理科学学院);Great Bay Institute for Advanced Study(大湾区高等研究院)
研究通过相依赖耦合实现伪厄米特磁极子系统能级跃迁,揭示相变点与能级吸引/排斥的关系,为调控量子态提供新策略。
2025-08-06 quant-ph
Nonequilibrium atom-surface interaction with lossy multi-layer structures
讨论了有耗多层膜结构对非平衡原子-表面相互作用的影响。具体来说,重点在于一个完全非马尔可夫和非平衡描述的量子摩擦,波动引起的阻力作用在原子上移动的恒定速度和高度以上的多层结构。与非结构化的块状材料相比,多层系统的拖曳力大大增强,并且在其速度和距离依赖性方面表现出不同的区域。这些特征与超晶格结构中耦合界面极化激元的出现有关。我们的结果不仅是有用的量子摩擦的实验研究,但也突出了一种方法来定制的相互作用,通过简单地修改多层系统的结构组成。
2018-04-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Theory for Nonlinear Spectroscopy of Vibrational Polaritons
分子极化激元因其利用电磁相干性控制纳米尺度分子过程的潜力而受到广泛关注。虽然最近的实验与液相振动极化激元已经显示出很大的希望,利用这些影响,重大的挑战仍然存在于解释其光谱特征。本文基于量子朗之万方程和输入输出理论,建立了这类极化激元的泵浦-探测光谱的量子力学理论。与最近的实验数据的比较显示出良好的协议后,考虑各种振动的非谐性调制的信号。最后,一个简单而直观的解释的数据的基础上提供了一个有效的模式耦合理论。我们的工作为阐明分子极化激元的非线性光学性质以及进一步分析这些系统的多维光谱实验提供了坚实的理论框架。
2017-11-30 physics.chem-ph quant-ph
Polariton-assisted Singlet Fission in Acene Aggregates
单线态裂变是通过提供增加在选择材料中吸收的每个光子的激子的量子产率的途径来增加有机光致发光中的能量转换效率的重要候选者。我们研究了并苯在强光-物质相互作用(极化激元)体系中激子量子产率的依赖关系,其中材料嵌入光学微腔中。从一个开放的量子系统的方法开始,我们建立了一个动力学模型的猝灭剂的存在下,感兴趣的物种的时间演化,并表明极化激元可以减少或增加激子量子产率相比,无腔的情况下。特别是,我们发现,hexacene,一个典型的穷人单线态裂变的候选人,可以提供更高的产量比腔无pentacene时,辅助极化激元效应。同样,我们表明,并五苯产率可以增加时,极化激元状态的帮助。最后,我们解决了如何在有损耗的微腔中的亮态和暗态之间的各种弛豫过程影响极化激元光化学。我们的研究结果还提供了关于如何选择微腔以增强类似相关化学过程的见解。
2018-01-09 physics.app-ph physics.chem-ph quant-ph
Quantum interference effects in two-photon scattering by a macroscopic lossy sphere
CNR-SPIN(意大利国家研究委员会自旋物理研究所)
研究宏观损耗球体对双光子散射的量子干涉效应,揭示波包频谱对称性对干涉的影响,并展示通过物质损耗实现纠缠识别的潜力。
2025-10-31 quant-ph
Quantum light from lossy semiconductor Rydberg excitons
本文证明仅与自由空间光模式弱耦合的半导体里德堡激子,通过微米级激发阻塞诱导成对极化激元散射,能产生强反聚束量子光,且在多种损耗和参数下持续存在,为观察弱耦合激子的量子统计铺平道路。
2022-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum optomechanics of lossy bodies: general approach and structured squeezed vacuum effects
CNR-SPIN(意大利国家研究委员会自旋物理研究所)
本文研究了在自由空间中外部量子照明下宏观耗散体所经历的总体光学力学力,通过改进的朗之万噪声公式推导了非平衡情况下麦克斯韦应力张量的时间平均期望值,展示了通过驱动散射场使用各向异性多模压缩真空态可产生非经典力。
2026-04-07 quant-ph
Far-field spatial coherence driven by lossy objects: first-principles approach unifying scattering of quantum light and thermal emission
CNR-SPIN(意大利国家研究委员会自旋物理研究所)
基于修正的Langevin噪声形式,建立统一量子光散射与热辐射的第一性原理框架,揭示远场空间相干性由弹性散射和热发射两种几何驱动机制叠加而成,并应用于有损量子光子学的操作界限分析。
2026-07-02 quant-ph
Universal and rigorous asymptotic convergence of standard macroscopic quantum electrodynamics to the modified Langevin noise formalism
Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), SPIN Institute(意大利国家研究委员会(CNR),自旋物理研究所)
本文证明标准Langevin噪声形式体系通过假想真空吸收极限过程,在任意量子散射等所有情形下渐近收敛于修正Langevin噪声形式体系,确立了该极限过程的普适有效性。
2026-10-06 quant-ph
Quantum Dynamics of Vibrational Polariton Chemistry
本文采用精确量子力学模拟技术研究凝聚相中腔修饰化学反应,发现分子与光学腔耦合时必须进行量子处理才能准确定量描述反应性改变,且模拟出的速率常数变化比以往计算更接近实验结果,凸显了全量子处理的重要性。
2022-10-11 cond-mat.other physics.chem-ph quant-ph
Close encounters between periodic light and periodic arrays of quantum emitters
Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学);Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)(凝聚态物理中心);Institute for Theoretical Physics, ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院理论物理研究所)
研究提出晶极子,通过量子发射体阵列的集体激发与超材料共振布洛赫模的强耦合实现,构建了将周期性光与物质同等对待的腔量子点平台,实现强集体光-物质耦合。
2026-05-15 quant-ph
Quantum surface effects on quantum emitters coupled to surface plasmon polariton
本文利用Feibelman d参数方法研究量子表面效应对耦合到表面等离激元极化子的量子发射体非马尔可夫动力学的影响,发现QE-SPP束缚态可在远距离量子发射体间产生无耗散纠缠,为SPP在量子网络中的应用奠定基础。
2025-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum open system description of a hybrid plasmonic cavity
Politecnico di Torino(都灵理工大学)
本文提出统一框架描述损耗等离子体腔的量子开放系统,通过Dyson方程处理相干动力学、弛豫、去相位和不可逆吸收,建立自洽的耗散极子动力学模型,适用于响应光谱和耗散工程。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum-Plasmonic Dynamics Modeled via a Modified Langevin Noise Formalism: Numerical Studies of Single-Photon Emission and Two-Photon Interference
Pohang University of Science and Technology(浦项科技大学);Purdue University(普渡大学)
本文提出了一种改进的Langevin噪声形式,用于建模量子等离子体动力学,展示了在单光子发射和双光子干涉中的应用及非马尔可夫动力学的分析。
2025-12-08 physics.optics quant-ph
Quantum plasmonics with N emitters: bright hybrid continuum selection
Université Bourgogne Europe(勃艮第欧洲大学)
本文研究了量子等离子体与多个量子发射体的相互作用,通过构建有效模型,展示了双连续谱与单混合连续谱的等效性,并揭示了其与宏观Langevin模型的一致性。
2026-04-23 quant-ph
Numerical Framework for Multimode Jaynes- and Tavis-Cummings Models Incorporating the Modified Langevin Noise Formalism: Non-Markovian Analysis of Atom-Field Interactions in Dissipative Electromagnetic Environments
本文提出一种结合修正Langevin噪声形式与多模Jaynes-和Tavis-Cummings模型的数值框架,通过有限元方法求解边界和介质辅助场模式,实现了对耗散电磁环境中原子-场相互作用的非马尔可夫分析,并经四个算例验证了其作为真值模拟器的准确性。
2025-04-03 physics.comp-ph quant-ph
Quantum noise in a transversely pumped cavity Bose--Hubbard model
研究了量子测量噪声对光学谐振腔中原子玻色格子气动力学的影响。我们描述的动力学由一个混合模型组成的玻色-哈伯德哈密顿原子和海森堡-朗之万方程的损耗腔场模式。我们假设原子最初是在晶格哈密顿量的基态准备的,然后开始与腔模相互作用。我们表明,腔场的波动起源于耗散耦合的光子从谐振腔导致了巨大的不同的影响,在不同的可能的基态阶段,即,超流体、超固体、莫特波和电荷密度波阶段。在超流波函数存在的前两个阶段,量子测量噪声作为驱动项出现,导致基态的过量噪声耗尽。系统离开地面尺度的时间尺度是通过解析确定的。对于后两个不可压缩相,量子噪声导致化学势的涨落。我们推导出相应的准粒子共振加宽的解析表达式。
2018-05-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Two-level Systems Coupled to Graphene plasmons: A Lindblad equation approach
本文回顾了开放量子系统理论和宏观量子电动力学,对这两个理论的许多方面作了一个完整的说明。前者是在耦合到电磁热浴的量子比特的上下文中提出的,后者是在基于朗之万噪声电流的石墨烯中的表面等离子体激元(SPPs)的量子化方案的上下文中提出的。这包括计算两个半无限线性电介质之间的石墨烯片的并矢格林函数(在静电极限下),及其随后应用于SPP创建和湮灭运营商的建设。然后,我们把这两个领域在一起,并讨论了两个量子比特的纠缠在附近的石墨烯片支持SPP。这两个量子位通过SPP的发射和吸收相互通信。我们发现,一个薛定谔猫态涉及的两个量子比特可以部分保护退相干利用石墨烯的耗散动力学。通过薛定谔方程得到的零温度下的动力学和使用林德布拉德方程得到的有限温度下的动力学也进行了比较。
2021-08-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph